Un système de stockage par gravité fondé sur des moteurs électriques linéaires

D’après pv magazine International

Des scientifiques de l’Université de Stellenbosch en Afrique du Sud ont mis au point un nouveau système de stockage de l’énergie par gravité, basé sur des moteurs électriques linéaires, qui pourrait être utilisé dans des sites miniers à l’arrêt.

« Flexible au niveau géographique, ce système est adapté aux sources d’énergie renouvelables, en particulier l’éolien et le solaire, a indiqué Morris Mugyema à pv magazine. Au lieu de fonctionner avec des cordes, il utilise des moteurs électriques linéaires qui permettent de tirer un meilleur parti des puits. »

Les moteurs linéaires produisent une force linéaire sur leur longueur, sans rotation et sans produire de couple comme c’est le cas des moteurs classiques. Ils affichent une densité de puissance élevée leur permettant de présenter une empreinte carbone plus faible et une meilleure capacité d’adaptation aux espaces réduits.

Le système de stockage de l’énergie par gravité basé sur des moteurs électriques linéaires (linear electric machine-based gravity energy storage system – LEM-GESS) a recours aux moteurs linéaires pour déplacer verticalement de multiples masses solides, ou pistons, pour stocker et libérer de l’électricité. Ce système est composé d’un piston, d’un puits, d’un translateur, d’un système d’entraînement primaire et d’un convertisseur de puissance. Le convertisseur de puissance synthétise le courant électrique en courant standard pour le réseau pendant le cycle de décharge, et en courant adapté au LEM-GESS pendant le cycle de charge.

Le fonctionnement du système suit deux cycles. Dans un premiers temps, il utilise l’électricité du réseau pour monter des pistons jusqu’à une hauteur donnée. Ensuite, il la reconvertit en électricité lorsque les pistons descendent dans le puits.

« La capacité énergétique d’un système complet peut être augmentée par l’ajout de puits, expliquent les chercheurs. Les puits sont organisés de façon à ce qu’il soit possible d’en ajouter côte à côte, ce qui donne de la souplesse et facilite l’extension des capacités de stockage. »

Le groupe de recherche a mis au point deux systèmes différents présentant des hauteurs respectives de 100 m et 1 000 mètres.

« On table sur des coûts de fabrication et de construction deux fois plus importants que le coût des matériaux », indiquent-ils.

Ils ont comparé le rendement et le LCOS avec celui d’un stockage lithium-ion, de batteries à flux redox de vanadium et de systèmes de stockage à volant d’inertie.

« Le LCOS a été calculé en prenant en compte 5 000 cycles annuels et une durée de décharge de 30 mn afin d’avoir des éléments comparables », précisent les universitaires.

D’après leurs calculs, le système de 1 000 m affiche un LCOS de 126,89 €/MWh. Un chiffre qu’ils considèrent comme « d’un très bon rapport coût-efficacité… l’analyse de sensibilité révèle que le LCOS du LEM-GESS est sensible aux dépenses en capital, au rendement, au taux d’actualisation et au temps de décharge. »

Le groupe de chercheurs a présenté récemment ce système dans l’article « Levelized cost of storage comparison of energy storage systems for use in primary response application », publié dans la revue Journal of Energy Storage.

« Cette technologie s’appuie sur des masses solides et peut atteindre une densité énergétique ainsi qu’un rendement de cycle élevés, ce qui la rend viable sur le plan économique pour des applications spécifiques, ajoutent les scientifiques. Le système peut également être utilisé en surface, avec les limites techniques que cela suppose en termes de hauteur. Toutefois, la nature modulaire du dispositif permettrait d’augmenter facilement l’échelle du système pour répondre aux besoins recherchés. »

Traduction assurée par Christelle Taureau.